基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于可见光?近红外?短波红外波段的激光雷达系统，其包括光源子系统、光接收子系统和信号采集处理子系统，本发明采用可以发出包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光的激光光源，无需更换激光光源即可方便、高效地实现可见光、近红外和短波红外三种波段的高光谱测量，提高了激光雷达系统的探测目标光谱信息的能力和应用范围，测量的效果更精确并且后处理算法更简便，提高了激光雷达系统同时探测可见光?近红外波段和短波红外波段的能力。
【专利说明】
基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统
技术领域
[0001]本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统。
【背景技术】
[0002]传统的融合激光雷达对目标进行三维信息测量、光谱成像设备对目标进行光谱信息测量的方法，需要激光雷达和光谱成像两套设备同时对同一目标进行探测和测量，随后将激光测距数据与光谱成像数据进行融合匹配。在硬件上，需要将激光雷达的视场和光谱成像仪的视场进行高匹配度对准。但匹配对准必然存在误差，影响后续数据的融合匹配精度。在数据处理上，基于两套设备的视场的高匹配对准的前提下，需要将激光雷达测距的点与光谱影像数据上相应的点对应起来。由于激光雷达测距的数据点与光谱影像数据相比较为稀疏，因此需要对激光雷达测距数据进行内插，提升数据点数，并与光谱影像数据一一对应，从而实现对目标的三维和光谱同时测量。在数据处理过程中的内插等运算必然会引入计算误差并提升计算复杂度，降低测量效率。
[0003]同时，通常的激光雷达装置可以探测单波长的激光回波，通过测量单波长激光脉冲的飞行时间可计算出目标物被测点与激光雷达系统之间的距离信息，进而得到目标物的三维模型，并且同时可以提取目标物对当前激光波段的反射率。传统激光雷达系统的不足之处在于只能探测接收发射波长的激光回波，探测谱段受到激光光源输出波长的限制，不能在光谱维度上进一步展宽，无法同时探测接收到从可见光到近红外到短波红外波段的更宽光谱谱段的激光回波，这种单波长的三维成像能力限制了激光雷达探测多种目标的能力和应用范围。
[0004]有部分研究机构使用多个不同波长的激光器的组合作为激光雷达的光源集成在同一个平台或发射光路上。这种激光雷达的不足之处在于输出的激光是固定的波长组合，当应用需求改变需要其它波长的输出光时，除了更换激光光源，没有其它的可用的方法。
[0005]有部分研究机构使用可调谐激光器作为激光雷达的光源，可调谐激光的波长可在一定光谱谱段宽度范围内连续变化，实现激光雷达可测量目标物高光谱信息的能力。这种激光雷达的不足之处在于可调谐激光光源在一个时刻只能输出一个波长的激光，因此要对目标物实现高光谱探测，需要输出激光的波长在可调谐的谱段范围内变化，波长的变化需要时间，因此无法实现高光谱激光雷达在同一时刻对目标物的多个光谱信息的提取。因此，本领域迫切需要一种在具有传统的测距功能的同时，可以方便、高效、同时对探测目标进行高光谱测量的激光雷达系统。
【发明内容】
[0006](一)要解决的技术问题
[0007]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统。
[0008](二)技术方案
[0009]本发明提供了一种基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统，其包括光源子系统、光接收子系统和信号采集处理子系统;其中，光源子系统，其产生包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光，该激光的一部分作为探测光向探测目标发射并形成回波，另一部分作为激光雷达主波并生成主波电信号;光接收子系统，其接收探测目标反射的回波，将该回波分为可见光-近红外回波和短波红外回波，并生成可见光-近红外回波电信号和短波红外回波电信号，信号采集处理子系统，其控制光源子系统发出该超连续光谱激光，并接收可见光-近红外回波电信号、短波红外回波电信号和主波电信号，进行分析处理得到探测目标的三维信息和光谱信息。
[0010]优选地，该光源子系统包括激光光源11、光束准直器12、光束分束器13和第一光电传感器14;其中，激光光源11发出包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光;该超连续光谱激光经光束准直器12准直后入射至光束分束器13，部分入射光从光束分束器13透射，作为探测光向探测目标发射，部分入射光被光束分束器13反射，反射光作为激光雷达主波由第一光电传感器14接收，第一光电传感器14生成主波电信号。
[0011 ]优选地，该光接收子系统包括:接收镜头21、波长分束器22、第一衍射光栅23、第二光电传感器24、第二衍射光栅25和第三光电传感器26;其中，探测光经探测目标反射后形成的回波由接收镜头21接收，经接收镜头的回波入射至波长分束器22，可见光-近红外回波被波长分束器22反射，短波红外回波经波长分束器22透射，可见光-近红外回波入射至第一衍射光栅23，第一衍射光栅的响应谱段为可见光与近红外谱段，第一衍射光栅23将可见光-近红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第二光电传感器24，第二光电传感器24将可见光-近红外回波转换为可见光-近红外回波电信号;短波红外回波入射至第二衍射光栅25，第二衍射光栅的响应谱段为短波红外谱段，第二衍射光栅25将短波红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第三光电传感器26，第三光电传感器26将短波红外回波转换为短波红外回波电信号。
[0012]优选地，该信号采集处理子系统包括第一数字采集卡31、第二数字采集卡32和计算机33;其中，第一数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第二光电传感器的信号输出端，第二数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第三光电传感器的信号输出端，第一数字采集卡和第二数字采集卡的信号输出端连接计算机33，计算机的信号输出端连接激光光源11。
[0013]优选地，计算机33产生触发信号，该触发信号控制该激光光源11发出该超连续光谱激光;第一数字采集卡31和第二数字采集卡32接收主波电信号，将其作为激光雷达的主波触发信号，并对该激光雷达的主波触发信号进行数字采样，并将主波触发采样信号发送至计算机33;第一数字采集卡31接收可见光-近红外回波电信号，并对该可见光-近红外回波电信号进行数字采样，并将可见光-近红外回波采样信号发送至计算机33;第二数字采集卡32接收短波红外回波电信号，并对该短波红外回波电信号进行数字采样，并将短波红外回波采样信号发送至计算机33;计算机33基于接收到的主波触发采样信号、可见光-近红外回波采样信号和短波红外回波采样信号，进行分析和处理，得到探测目标的三维信息和光谱信息。
[0014]优选地，该光接收子系统包括:接收镜头21、波长分束器22、第一衍射光栅23、第二光电传感器24、第二衍射光栅25和第三光电传感器26;其中，探测光经探测目标反射后形成的回波由接收镜头21接收，经接收镜头的回波入射至波长分束器22，短波红外回波被波长分束器22反射，可见光-近红外回波经波长分束器22透射，短波红外回波入射至第一衍射光栅23，第一衍射光栅的响应谱段为短波红外谱段，第一衍射光栅23将短波红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第二光电传感器24，第二光电传感器24将短波红外回波转换为短波红外回波电信号;可见光-近红外回波入射至第二衍射光栅25，第二衍射光栅的响应谱段为可见光-近红外谱段，第二衍射光栅25将可见光-近红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第三光电传感器26，第三光电传感器26将可见光-近红外回波转换为可见光-近红外回波电信号。
[0015]优选地，该信号采集处理子系统包括第一数字采集卡31、第二数字采集卡32和计算机33;第一数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第三光电传感器的信号输出端，第二数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第二光电传感器的信号输出端，第一数字采集卡和第二数字采集卡的信号输出端连接计算机33，计算机的信号输出端连接激光光源11。
[0016]优选地，计算机33产生触发信号，该触发信号控制该激光光源11发出该超连续光谱激光;第一数字采集卡31和第二数字采集卡32接收主波电信号，将其作为激光雷达的主波触发信号，并对该激光雷达的主波触发信号进行数字采样，并将主波触发采样信号发送至计算机33;第一数字采集卡31接收短波红外回波电信号，并对该短波红外回波电信号进行数字采样，并将短波红外回波采样信号发送至计算机33;第二数字采集卡32接收可见光-近红外回波电信号，并对该可见光-近红外回波电信号进行数字采样，并将可见光-近红外回波采样信号发送至计算机33;计算机33基于接收到的主波触发采样信号、可见光-近红外回波采样信号和短波红外回波采样信号，进行分析和处理，得到探测目标的三维信息和光谱信息。
[0017]优选地，计算机33连接上位机，计算机33将接收到主波触发采样信号、可见光-近红外回波采样信号和短波红外回波采样信号保存，并输出至上位机，由上位机进行后续的分析和处理，并得到探测目标的三维信息和光谱信息。
[0018]优选地，该波长分束器22为增透高反镜。
[0019](三)有益效果
[0020]从上述技术方案可以看出，本发明的一种基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统具有以下有益效果:
[0021](I)采用可以发出包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光的激光光源，无需更换激光光源即可方便、高效地实现可见光、近红外和短波红外三种波段的高光谱测量；
[0022](2)激光光源同时发射可见光、近红外和短波红外三种波段的激光，接收端实现了同时对探测目标可见光、近红外和短波红外三种波段的高光谱测量，提高了激光雷达系统的探测目标光谱信息的能力和应用范围；
[0023](3)激光雷达系统还可以对探测目标测距，与传统的融合激光雷达加光谱成像设备对目标进行三维信息和光谱信息测量的方法相比，由于测量的目标不存在瞬时视场的匹配误差，测量的效果更精确并且后处理算法更简便；
[0024](4)根据激光的波段使用不同响应特性的探测器对激光进行感应接收，减小探测器对不同光谱波段的响应特性不同而造成的无法同时探测可见光-近红外波段和短波红外波段的影响，提高了激光雷达系统同时探测可见光-近红外波段和短波红外波段的能力。
【附图说明】
[0025]图1为本发明第一实施例的基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统结构图。
[0026]【符号说明】
[0027]11-激光光源;12-光束准直器;13-光束分束器;14-第一光电传感器；
[0028]21-接收镜头;22-波长分束器;23-第一衍射光栅;24-第二光电传感器；
[0029]25-第二衍射光栅;26-第三光电传感器；
[0030]31-第一数字采集卡;32-第二数字采集卡;33-计算机。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0032]参见图1，图1示出了本发明第一实施例的基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统，该激光雷达系统包括光源子系统、光接收子系统和信号采集处理子系统。
[0033]其中，光源子系统产生激光，该激光为包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光，该激光的一部分作为探测光向探测目标发射并形成回波，另一部分作为激光雷达主波。
[0034]光接收子系统接收探测目标反射的回波，并将该回波分为可见光-近红外回波和短波红外回波。
[0035]信号采集处理子系统接收可见光-近红外回波和短波红外回波信号，并接收主波信号，进行分析处理得到探测目标的三维信息和光谱信息。
[0036]其中，光源子系统包括激光光源11、光束准直器12、光束分束器13和第一光电传感器14，光束准直器12、光束分束器13依次位于激光光源的光路前方，光束分束器13与激光光源的光轴呈45度角设置，第一光电传感器14位于光束分束器的第一分光路的光路后方；
[0037]优选地，该激光光源11为窄脉冲超连续激光光源，其波长范围为400nm-2400nm，输出功率大于等于150mW，重复频率为25KHz-30KHz，脉冲宽度1ns，进一步地，该激光光源11为SCM-30-450型号的超连续激光光源。
[0038]优选地，该光束分束器13为高透射率低反射率镜，绝大部分激光由高透射率低反射率镜透射，剩余部分激光被高透射率低反射率镜反射，其中，透射率可以为99%，反射率为I 透射率可以为99.9%，反射率为0.1%;高透射率低反射率镜的透射率可以更高，反射率可以更低，只要反射光能够被第一光电传感器14探测到并产生电信号即可。
[0039]光接收子系统包括接收镜头21、波长分束器22、第一衍射光栅23、第二光电传感器24、第二衍射光栅25、第三光电传感器26，波长分束器22位于接收镜头的光路后方，波长分束器22与接收镜头的光轴呈45度角设置;第二衍射光栅25和第三光电传感器26依次位于波长分束器22的第一分光路的光路后方;第一衍射光栅23和第二光电传感器24依次位于波长分束器22的第二分光路的光路后方。该波长分束器22为增透高反镜，其高反可见光-近红外波段的激光，增透短波红外波段的激光。
[0040]优选地，第二光电传感器24为Si探测器阵列，例如PIN或AH)探测器，第三光电传感器26为InGaAs探测器阵列。
[0041 ]信号采集处理子系统包括第一数字采集卡31、第二数字采集卡32和计算机33，第一数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第二光电传感器的信号输出端，第二数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第三光电传感器的信号输出端，第一数字采集卡和第二数字采集卡的信号输出端连接计算机33，计算机的信号输出端连接激光光源
Ilo
[0042]优选地，第一数字采集卡和第二数字采集卡的带宽大于或等于激光光源的激光脉冲宽度的倒数。
[0043]本发明的基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统工作时，计算机33产生触发信号，在触发信号的控制下，激光光源11发出包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光，该超连续光谱激光经光束准直器12准直后入射至光束分束器13，部分入射光从光束分束器13透射，作为探测光向探测目标发射，部分入射光被光束分束器13反射，反射光作为主波由第一光电传感器14接收，第一光电传感器14生成激光雷达主波触发信号，并将该主波触发信号发送至第一数字采集卡31和第二数字采集卡32，第一数字采集卡31和第二数字采集卡32对激光雷达主波触发信号进行数字采样，并将采样信号发送至计算机33。
[0044]探测光经探测目标反射后形成的回波由接收镜头21接收，经接收镜头的回波入射至波长分束器22，回波中的可见光-近红外光被波长分束器22反射，短波红外光经波长分束器22透射，由此，波长分束器22将回波分为两束，即可见光-近红外回波和短波红外回波，可见光-近红外回波入射至第一衍射光栅23，第一衍射光栅的响应谱段为可见光与近红外谱段，第一衍射光栅23将可见光-近红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第二光电传感器24，第二光电传感器24将光信号转换为电信号，并将电信号发送至第一数字采集卡31，第一数字采集卡31对电信号进行数字采样，并将采样信号发送至计算机33。短波红外回波入射至第二衍射光栅25，第二衍射光栅的响应谱段为短波红外谱段，第二衍射光栅25将短波红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第三光电传感器26，第三光电传感器26将光信号转换为电信号，并将电信号发送至第二数字采集卡32，第二数字采集卡32对电信号进行数字采样，并将采样信号发送至计算机33。
[0045]计算机33基于接收到的主波采样信号、可见光-近红外回波采样信号和短波红外回波采样信号，进行分析和处理，得到探测目标的三维信息和光谱信息。
[0046]本发明第一实施例的基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统，采用可以发出包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光的激光光源U，无需更换激光光源即可方便地实现可见光、近红外和短波红外三种波段的高光谱测量;并且激光光源11是同时发射可见光、近红外和短波红外三种波段的激光，通过接收端的波长分束器22实现了同时对探测目标可见光、近红外和短波红外三种波段的高光谱测量，提高了激光雷达系统的探测目标光谱信息的能力和应用范围；并且，该激光雷达系统在探测目标时只需要激光雷达设备，无需光谱成像设备，因此不存在激光雷达设备和光谱成像设备的视场高匹配度对准问题，且激光雷达接收到的目标反射的探测光中包含了探测目标上同一点的测距信息与光谱信息，这两种信息完全来自于探测目标被测点的同一个反射光，测距信息与光谱信息完全匹配，从原理上即不存在测距信息与光谱信息融合匹配问题，因此不需要进行后续的测距数据点与光谱影像数据的融合匹配，也不再需要融合匹配过程中的内插等运算，只需要简单地将测距信息与光谱信息分离出来即可，所以测量的效果更精确并且后处理算法更简便。
[0047]在本发明的第二实施例中，为了达到简要说明的目的，上述第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。该基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统，接收镜头前方依次放置波长分束器22、第一衍射光栅23、第二光电传感器24，与光轴垂直方向、波长分束器的下方依次放置第二衍射光栅25、第三光电传感器26，第一数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第三光电传感器的信号输出端，第二数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第二光电传感器的信号输出端，波长分束器22高反短波红外波段的激光，增透可见光-近红外波段的激光。本发明第二实施例的激光雷达系统，第一衍射光栅23、第二光电传感器24与第二衍射光栅25、第三光电传感器26位置互换，其同样可以实现本发明的目的。
[0048]在本发明的第三实施例中，为了达到简要说明的目的，上述第一、二实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。计算机将接收到主波采样信号、可见光-近红外回波采样信号和短波红外回波采样信号保存，并输出至上位机，由上位机进行后续的分析和处理，并得到探测目标的三维信息和光谱信息。
[0049]需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构和形状，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如:
[0050](I)光路元件还可采用其他类型的元件，只要能实现相同的功能即可；
[0051](2)本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值；
[0052](3)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；
[0053](4)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
[0054]此外，关于本发明中所用到的术语“可见光”、“近红外”、“短波红外”、“高光谱测量”等，均为本领域技术人员所通常理解的含义，此处不再对其进行详细说明。
[0055]综上所述，本发明的基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统，采用可以发出包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光的激光光源，无需更换激光光源即可方便地实现可见光、近红外和短波红外三种波段的高光谱测量，并且激光光源是同时发射可见光、近红外和短波红外三种波段的激光，通过接收端的波长分束器实现了同时对探测目标可见光、近红外和短波红外三种波段的高光谱测量，提高了激光雷达系统探测目标光谱信息的能力和应用范围。
[0056]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于可见光-近红外-短波红外波段的激光雷达系统，其特征在于，其包括光源子系统、光接收子系统和信号采集处理子系统;其中， 光源子系统，其产生包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光，该激光的一部分作为探测光向探测目标发射并形成回波，另一部分作为激光雷达主波并生成主波电信号； 光接收子系统，其接收探测目标反射的回波，将该回波分为可见光-近红外回波和短波红外回波，并生成可见光-近红外回波电信号和短波红外回波电信号， 信号采集处理子系统，其控制光源子系统发出该超连续光谱激光，并接收可见光-近红外回波电信号、短波红外回波电信号和主波电信号，进行分析处理得到探测目标的三维信息和光谱信息。2.如权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，该光源子系统包括激光光源(11)、光束准直器(12)、光束分束器(13)和第一光电传感器(14); 其中，激光光源(11)发出包含可见光、近红外和短波红外三种波段的超连续光谱激光； 该超连续光谱激光经光束准直器(12)准直后入射至光束分束器(13)，部分入射光从光束分束器(13)透射，作为探测光向探测目标发射，部分入射光被光束分束器(13)反射，反射光作为激光雷达主波由第一光电传感器(14)接收，第一光电传感器(14)生成主波电信号。3.如权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，该光接收子系统包括:接收镜头(21)、波长分束器(22)、第一衍射光栅(23)、第二光电传感器(24)、第二衍射光栅(25)和第三光电传感器(26); 其中， 探测光经探测目标反射后形成的回波由接收镜头(21)接收，经接收镜头的回波入射至波长分束器(22)，可见光-近红外回波被波长分束器(22)反射，短波红外回波经波长分束器(22)透射， 可见光-近红外回波入射至第一衍射光栅(23)，第一衍射光栅的响应谱段为可见光与近红外谱段，第一衍射光栅(23)将可见光-近红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第二光电传感器(24)，第二光电传感器(24)将可见光-近红外回波转换为可见光-近红外回波电信号； 短波红外回波入射至第二衍射光栅(25)，第二衍射光栅的响应谱段为短波红外谱段，第二衍射光栅(25)将短波红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第三光电传感器(26)，第三光电传感器(26)将短波红外回波转换为短波红外回波电信号。4.如权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，该信号采集处理子系统包括第一数字采集卡(31)、第二数字采集卡(32)和计算机(33); 其中，第一数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第二光电传感器的信号输出端，第二数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第三光电传感器的信号输出端，第一数字采集卡和第二数字采集卡的信号输出端连接计算机(33)，计算机的信号输出端连接激光光源(11)。5.如权利要求4所述的激光雷达系统，其特征在于，计算机(33)产生触发信号，该触发信号控制该激光光源(11)发出该超连续光谱激光； 第一数字采集卡(31)和第二数字采集卡(32)接收主波电信号，将其作为激光雷达的主波触发信号，并对该激光雷达的主波触发信号进行数字采样，并将主波触发采样信号发送至计算机(33)； 第一数字采集卡(31)接收可见光-近红外回波电信号，并对该可见光-近红外回波电信号进行数字采样，并将可见光-近红外回波采样信号发送至计算机(33); 第二数字采集卡(32)接收短波红外回波电信号，并对该短波红外回波电信号进行数字采样，并将短波红外回波采样信号发送至计算机(33); 计算机(33)基于接收到的主波触发采样信号、可见光-近红外回波采样信号和短波红外回波采样信号，进行分析和处理，得到探测目标的三维信息和光谱信息。6.如权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，该光接收子系统包括:接收镜头(21)、波长分束器(22)、第一衍射光栅(23)、第二光电传感器(24)、第二衍射光栅(25)和第三光电传感器(26); 其中， 探测光经探测目标反射后形成的回波由接收镜头(21)接收，经接收镜头的回波入射至波长分束器(22)，短波红外回波被波长分束器(22)反射，可见光-近红外回波经波长分束器(22)透射， 短波红外回波入射至第一衍射光栅(23)，第一衍射光栅的响应谱段为短波红外谱段，第一衍射光栅(23)将短波红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第二光电传感器(24)，第二光电传感器(24)将短波红外回波转换为短波红外回波电信号； 可见光-近红外回波入射至第二衍射光栅(25)，第二衍射光栅的响应谱段为可见光-近红外谱段，第二衍射光栅(25)将可见光-近红外回波分为按照波长排列分布的光带，该光带入射至第三光电传感器(26)，第三光电传感器(26)将可见光-近红外回波转换为可见光-近红外回波电信号。7.如权利要求6所述的激光雷达系统，其特征在于，该信号采集处理子系统包括第一数字采集卡(31)、第二数字采集卡(32)和计算机(33); 第一数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第三光电传感器的信号输出端，第二数字采集卡的信号输入端连接第一光电传感器和第二光电传感器的信号输出端，第一数字采集卡和第二数字采集卡的信号输出端连接计算机(33)，计算机的信号输出端连接激光光源(11)。8.如权利要求7所述的激光雷达系统，其特征在于，计算机(33)产生触发信号，该触发信号控制该激光光源(11)发出该超连续光谱激光； 第一数字采集卡(31)和第二数字采集卡(32)接收主波电信号，将其作为激光雷达的主波触发信号，并对该激光雷达的主波触发信号进行数字采样，并将主波触发采样信号发送至计算机(33)； 第一数字采集卡(31)接收短波红外回波电信号，并对该短波红外回波电信号进行数字采样，并将短波红外回波采样信号发送至计算机(33); 第二数字采集卡(32)接收可见光-近红外回波电信号，并对该可见光-近红外回波电信号进行数字采样，并将可见光-近红外回波采样信号发送至计算机(33); 计算机(33)基于接收到的主波触发采样信号、可见光-近红外回波采样信号和短波红外回波采样信号，进行分析和处理，得到探测目标的三维信息和光谱信息。9.如权利要求3-8中任一项权利要求所述的激光雷达系统，其特征在于，计算机(33)连接上位机，计算机(33)将接收到主波触发采样信号、可见光-近红外回波采样信号和短波红外回波采样信号保存，并输出至上位机，由上位机进行后续的分析和处理，并得到探测目标的三维信息和光谱信息。10.如权利要求3-8中任一项权利要求所述的激光雷达系统，其特征在于，该波长分束器(22)为增透高反镜。
【文档编号】G01S17/89GK105911559SQ201610388371
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】李传荣, 陈育伟, 王震, 唐健, 李伟, 贺文静, 张慧静, 吴昊昊, 李晓辉, 刘照言
【申请人】中国科学院光电研究院